Wie geht man mit schwer zu verarbeitenden Materialien um? Kühltechnik zur Hilfe!

Autor: Duan Yuechu

Einleitung: In der modernen Fertigung war die Verarbeitung schwer zu verarbeitender Materialien schon immer ein anspruchsvolles Problem. Studien haben gezeigt, dass eine erhöhte Temperatur an der Werkzeugspitze einer der Hauptgründe für eine kurze Werkzeuglebensdauer ist. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie die Temperatur an der Werkzeugspitze durch Kühltechnologie senken und die Verarbeitungseffizienz schwer zu verarbeitender Materialien verbessern können.

1. Der Einfluss der Werkzeugspitzentemperatur auf die Werkzeugstandzeit und die Bearbeitungsqualität

Bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe entsteht durch die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück viel Wärme. Diese Hitze kann zu adhäsivem Verschleiß und Diffusionsverschleiß an der Spanfläche und der Seite des Werkzeugs führen, die thermoplastische Verformung beschleunigen und somit die Lebensdauer des Werkzeugs und die Bearbeitungsgenauigkeit verringern.

2. Anwendung der Kühltechnologie zur Reduzierung der Werkzeugspitzentemperatur

Um die Temperatur an der Werkzeugspitze zu senken und so die Standzeit und die Bearbeitungsqualität zu verbessern, wird mit Kühlmittel geschnitten. Herkömmliche Kühlmittelzufuhrmethoden sind nur bei niedrigem Druck wirksam, um den Bereich um die Schneidzone zu kühlen. Bei höherer Schneidwärme verdampft die Flüssigkeit und bildet eine Hochtemperaturdampfbarriere, sodass der Großteil der zugeführten Flüssigkeit nicht in den Bereich nahe der Schneidzone eindringt.

3. Vorteile von Hochdruckkühlmittel

In den letzten Jahren wurde die Hochdruck-Kühlmitteltechnologie zunehmend zur Verarbeitung schwer zu verarbeitender Materialien eingesetzt. Durch die Verwendung von Hochdruckkühlmittel können die Mängel herkömmlicher Kühlmittelzufuhrmethoden behoben, die Temperatur an der Werkzeugspitze wirksam gesenkt, der Werkzeugverschleiß verringert und die Verarbeitungsqualität verbessert werden.

4. Einfluss von Ultrahochdruckkühlmitteln (UHPC) auf Werkzeugverschleiß und Bearbeitungsqualität

In dieser Studie entwarfen die Autoren einen Schaftfräser-Prototyp mit internen Kühlmitteldüsen (an den Span- und Freiflächen) und führten CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) durch, um eine relativ effiziente Kühlmittelzufuhrmethode zu finden, bei der das Kühlmittel hauptsächlich in die Schneidzone der Freifläche eindringt. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass durch die Verwendung von Kühlmittel unter ultrahohem Druck (UHPC) der Werkzeugverschleiß deutlich reduziert und die Rauheit des Werkstückmaterials verbessert werden kann.

V. Fazit

Durch den Einsatz von Hochdruckkühlmittel und Ultrahochdruckkühlmittel (UHPC) kann die Werkzeugspitzentemperatur bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe effektiv gesenkt, die Standzeit der Werkzeuge verlängert und die Bearbeitungsqualität verbessert werden. Dies bietet eine neue technische Möglichkeit zur Verarbeitung schwer zu verarbeitender Materialien in der modernen Fertigung und hat breite Anwendungsaussichten.

Auch in Zukunft werden wir die Anwendung der Kühltechnologie bei der Verarbeitung schwer zu verarbeitender Materialien weiter untersuchen und nach effizienteren und umweltfreundlicheren Kühlmethoden suchen, um die nachhaltige Entwicklung der Fertigungsindustrie zu fördern.

Quellen:

Eine Studie zum Prototyp eines Schaftfräsers für die Kühlmittelzufuhr unter ultrahohem Druck von der Flankenoberflächenseite mittels Flüssigkeitssimulation | Scientific.Net

https://www.scientific.net/AST.139.3